Улучшение свойств гидроизоляционных тонкослойных цементных композиций поверхностного и проникающего действия (стр. 3 )

б)

Рисунок 5. Взаимосвязь прочности на растяжение при изгибе (а) и трещиностойкости (б) ТЦК (возраст 28 суток) от количества кремнезоля

1 – ПЦ400Д20 (Пикалевский); 2 – ПЦ400Д20 (Сланцевский);

3 – ПЦ500Д0 (Сланцевский); 4 – НЦ-10

Исследования показали, что для всех видов цемента при рациональном количестве добавки кремнезоля 0,3 мас.% от массы цемента происходит повышение прочности на сжатие и при этом наблюдается повышение прочности на растяжение при  изгибе в зависимости, представленной на рисунке 5(а). Рисунок 5(б) показывает, что процент повышения трещиностойкости ТЦК, в присутствии кремнезоля более высокий (19-22)% при использовании цементов пониженной трещиностойкости Сланцевского ПЦ500Д0 и ПЦ400Д20 и более низкий ( 11-16)% при использовании цементов повышенной трещиностойкости, НЦ-10 и Пикалевского ПЦ400Д20.

Кроме выше приведенных исследований представляло интерес изучения изменения прочности на сжатие композиционного материала во времени (таблица 2).

При использовании Сланцевского ПЦ400Д20 и НЦ-10 получены зависимости по изменению прочности на сжатие ТЦК во времени аналогичные  представленным в таблице 2.

Сравнительный анализ полученных данных показывает, что прочность на сжатие ТЦК, активированной кремнезолем, повышается на протяжении всего анализируемого периода и в возрасте 210 суток, на (22-27)% превышает прочность  на сжатие базового состава ТЦК.

Далее была исследована морозостойкость и водонепроницаемость ТЦК. Морозостойкость ТЦК определялась по ГОСТ 5802-86, а водонепроницаемость определяли по ГОСТ 12730.5-84. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 2

Кинетика изменения прочности на сжатие ТЦК

№ п/п	Цемент, наименование, завод изготовитель	Кренезоль, масс. % от массы цемента	В/Ц	Прочность на сжатие, МПа
Возраст, сутки
3	7	28	56	90	120	150	180	210
1	ПЦ400Д20 цементный завод»	-	0,48	10,5 38,0	18,7 68,0	27,5 100	29,4 107,0	30,4 110,5	31,7 115,2	32,2 117,2	33,4 121,5	33,5 121,9
0,3	0,47	14,8 54,0	25,0 91,0	36,3 132,0	36,8 134,0	37,3 135,7	37,7 137,0	38,1 138,7	38,4 139,5	39,3 143,0
2	ПЦ500Д0 цементный завод»	-	0,49	9,3 34,0	17,7 65,0	27,3 100	28,0 102,6	28,6 104,9	29,2 107,1	29,5 108,2	29,8 109,3	29,8 109,3
0,3	0,48	12,6 46,0	22,9 84,0	35,8 131,0	36,3 133,0	36,8 135,0	37,4 137,0	37,9 139,0	38,5 141,0	38,8 142,0

(-)Подвижность растворной смеси ТЦК по глубине погружения конуса = 9 см

Таблица 3

Морозостойкость и водонепроницаемость ТЦК

Состав покрытия	Морозостойкость	Водонепроницаемость
Циклы	Марка F	МПа	Марка W
Базовый состав ТЦК (таблица 1)	200	200	1,2	12
Базовый состав ТЦК + кремнезоль	300	300	1,6	16

Как показывают данные таблицы 3, при использовании кремнезоля  морозостойкость увеличивается на 50% и достигает значения, соответствующего марке F300 , водонепроницаемость повышается на 33 % и достигает значения, соответствующего марке W16.

Поскольку защитные покрытия в виде ТЦК используются в тонком слое от 1,0 до 20 мм, представляло интерес определить степень защиты бетонной подложки по водонепроницаемости при разной толщине покрытия. В качестве подложки были выбраны бетоны от класса В15 до В30, которые наиболее востребованы в строительстве. Полученные результаты представлены на рисунке 6.

Рисунок 6. Взаимосвязь водонепроницаемости и толщины ТЦК – покрытия

1-бетон В15; 2-бетон В22,5; 3-бетон В30

Определено (рисунок 6), что максимальная толщина покрытия составляет 10 мм, при которой водонепроницаемость всей композиции повышается  на 0,8 МПа, а также установлено, что каждые 2,5 мм защитного покрытия повышают водонепроницаемость системы основание–покрытие на 0,2 МПа, т. е на одну ступень. Кроме того, рисунок 6 показывает, что нанесение ТЦК с кремнезолем позволяет поднять уровень водонепроницаемости более низких классов бетона, например бетона класса В15 до уровня высококачественного бетона класса В30 - для этого достаточно нанести на поверхность бетона слой ТЦК с кремнезолем толщиной до 10 мм.

Кроме свойств самого покрытия ТЦК, важной характеристикой является его адгезионная  прочность, например к бетонной подложке. В качестве основания рассмотрен бетон разной прочности, который характеризовался примерно одинаковым значением пористости, оцениваемым величиной водопоглощения, равной (6,0±0,5)%; при этом для каждого класса бетона определялось количество химически связанной воды по данным дифференциально-термических исследований (таблица 4), как отражающих степень гидратации и количество образующихся гидратных соединений.

Таблица 4

Результаты дифференциально-термического анализа бетонной подложки различных классов

Класс бетона по прочности при сжатии, В	Эффекты на дериватограмме, оС	Потери при эффектах, %	∑, %
I	II	III	IV	I	II	III	IV
В15	(-) 140	(-) 195	(-) 525	(+) 820	8	3	4	–	15
В22,5	(-) 143	(-) 205	(-) 517	(+) 815	11	5	6	–	22
В25	(-) 142	(-) 203	(-) 520	(+) 823	13	6	7	–	26
В30	(-) 137	(-) 207	(-) 512	(+) 818	15	8	9	–	32

Взаимосвязь адгезионной прочности ТЦК и количества химически связанной воды бетонного основания (по данным ДТА) представлена на рисунке 7.

Рисунок 7. Взаимосвязь адгезионной прочности и количества химически связанной воды основания (по данным ДТА)

1 – базовый состав ТЦК (количество химически связанной воды - 23 %, таблица 1);

2 – базовый состав ТЦК, активированный кремнезолем (количество химически связанной воды – 29 %, таблица 1).

Как показывает рисунок 7 адгезионная прочность, определяемая на отрыв или контакт (схемы 1 и 2) при одинаковой пористости бетона увеличивается, с одной стороны на (47 – 66)% при использовании ТЦК, обладающей повышенной гидратационной активностью (кривая 2  рисунка 7), а с другой стороны на (20 – 47)% при увеличении класса бетона от В15 до В30, используемого в качестве подложки.

Проведенные исследования показали, что ТЦК в присутствии добавки кремнезоля, отличается повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью, а также улучшенной трещиностойкостью и адгезионной прочностью к бетонному основанию, характеризуясь при этом повышенной прочностью на сжатие и на растяжение при изгибе, что в целом, характеризует качество гидроизоляционной ТЦК поверхностного действия.

На разработанную ТЦК получен патент РФ № 000 и разработаны технические условия ТУ № 000-001-98593931-2007 «Смесь сухая строительная «Стронг» (гидроизоляционный защитный материал поверхностного действия) и получен гигиенический сертификат №77.01.07.574.П.002627 от 01.01.2001 г.

Однако, при создании высокоэффективных ТЦК, кроме повышенных требований к основным физико-механическим характеристикам покрытия и его адгезии к основанию требуется следующий уровень взаимодействия покрытия-основание, в результате которого компоненты строительного раствора проникают в основание, обеспечивая при этом улучшение эксплуатационных свойств основания.

Для исследования были выбраны наиболее доступные катионы Na (I); К (I); Са (II); Мg (II); Аl (III), из которых, труднорастворимые гидроксиды образуют ионы Са (II),

В соответствии с вышеназванным рядом можно было ожидать, что наихудшей проникающей способностью обладают соли AI (III) и Мg (II), поскольку их гидроксиды имеют наименьшее значение ПР; соли Na (I) и К(I) должны быть в наибольшей степени проникаемы. Оценка проникающей способности осуществлялась по скорости продвижения, по количеству проникновения и по глубине продвижения растворов электролитов 2% концентрации в глубь бетонного основания разной пористости. Определено, что соли натрия с большей скоростью, а соли  алюминия с наименьшей  скоростью проникают в структуру бетонного основания. В зависимости от аниона скорость продвижения электролитов уменьшается в следующей последовательности: хлориды (CI-) → сульфаты (SO42-) → нитраты (NO3-).